温度和触觉感受器的发现有什么重大意义？

戴维·朱柳斯和Ardem Patapoutian因发现温度和触觉感受器获得2021年诺贝尔生理学/医学奖。

戴维·朱柳斯于1955年11月4日出生于美国纽约，现供职于美国加利福尼亚大学。Patapoutian于1967年出生于黎巴嫩贝鲁特，现供职于美国哈佛大学下属霍华德·休斯医学研究所、以及加利福尼亚州斯克里普斯研究所。

另据德新社斯德哥尔摩消息，当地时间4日，瑞典卡罗琳医学院宣布，戴维·朱柳斯和Ardem Patapoutian因研究“热、冷和机械力如何启动神经冲动”赢得2021年诺贝尔生理学/医学奖。

我们是怎样感知外界环境的？
       一直以来，人类都面临着一大谜团——我们是如何感知外界环境的。成千上万年来，人类的感官机制不断激发我们自我探索的好奇心，比如，眼睛怎样检测到光线，声波怎样影响我们的内耳，以及不同的化合物如何与鼻子和嘴部的受体相互作用，产生气味和味道。我们还有其他方法来感知我们周围的世界。想象一下，在炎热的夏日，赤脚穿过草坪。你可以感觉到太阳的热度，风的抚摸，以及脚下的草叶。要适应不断变化的周围环境，这些对温度、触觉和运动的感觉同样至关重要。

17世纪时，哲学家勒内·笛卡尔（René Descartes）设想，人的体内有不同的线，连接皮肤不同部位和大脑。这样，脚碰到火就会向大脑发送机械信号（图1）。后来，科学家发现了神经元的存在，神经元能够专门记录周围环境变化、我们的感觉。1944年，约瑟夫·埃尔朗格（Joseph Erlanger）赫伯特·加瑟（Herbert Gasser）获得了诺贝尔生理学或医学奖，就是因为他们发现了不同类型的感觉神经纤维，这些神经纤维对不同的刺激有反应。比如，对疼痛和非疼痛接触的反应。从那时候开始，我们知道了神经细胞高度专用与检测和转导不同类型的刺激，从而能让我们感知到周围环境的细微差别：比如，我们的触觉能够通过指尖感受到表面纹理差异，或者我们的温觉能够辨别什么是温暖，什么是烫。

机体如何感知触觉
       虽然对温度感觉机制的研究正在展开，但科学家仍不清楚机械刺激是怎样转化为我们的触觉。此前，研究人员在细菌中发现了机械敏感性受体，但脊椎动物中潜在的接触机制仍然未知。戴维·朱利叶斯在美国加利福尼亚州的斯克利普斯研究所（Scripps Research）工作，他希望识别那些被机械刺激激活的受体。

阿登·帕塔普蒂安研究团队首先发现了一种细胞系，当用微量移液管插入单个细胞时，这种细胞系会发出可测量的电信号。当时，研究人员假设机械力会激活受体打开离子通道，接下来，就能够在72个可能的候选的受体基因中识别出被机械刺激激活的受体。为了找到细胞中负责机械敏感性的基因，科学家对这些基因逐一灭活。经过艰苦地搜索，阿登·帕塔普蒂安研究团队成功地识别出了一个单一的基因，当用微量移液管插入这种基因时，它的细胞并不敏感。

科学家发现了一种全新的、完全未知的机械敏感离子通道，并依据希腊语中表示压力的词 (í; píesi) 将其命名为 Piezo1。通过与 Piezo1 进行比较，科学家又发现了与之相似的第二个基因，并将其命名为 Piezo2。 随后科学家发现，感觉神经中表达了高水平的 Piezo2。进一步地研究证实， Piezo1 和 Piezo2 是离子通道，可以通过对细胞膜施加压力来直接激活（图 3）。